概述　　調節閥（英文：control valve）國外稱為：控制閥，國內習慣稱為：調節閥。
 

　　用于調節工業自動化過程控制領域中的介質流量、壓力、溫度、液位等工藝參數。根據自動化系統中的控制信號，自動調節閥門的開度，從而實現介質流量、壓力、溫度和液位的調節。

 

調節閥的發展歷程

　　調節閥的發展自20世紀初始至今已有八十年的歷史，先后產生了十個大類的調節閥產品、自力式閥和定位器等，調節閥和控制閥的發展歷程如下：
 

　　20年代：原始的穩定壓力用的調節閥問世。
 

　　30年代：以“V”型缺口的雙座閥和單座閥為代表產品V型調節球閥問世。
 

　　40年代：出現定位器，調節閥新品種進一步產生，出現隔膜閥、角型閥、蝶閥、球閥等。
 

　　50年代：球閥得到較大的推廣使用，三通閥代替兩臺單座閥投入系統。
 

　　60年代：在國內對上述產品進行了系列化的改進設計和標準化、規范化后，國內才才有了完整系列產品。現在我們還在大量使用的單座閥、雙座閥、角型閥、三通閥、隔膜閥、蝶閥、球閥七種產品仍然是六十年代水平的產品。這時，國外開始推出了第八種結構調節閥——套筒閥。
 

　　70年代：又一種新結構的產品——偏心旋轉閥問世（第九大類結構的調節閥品種）。這一時期套筒閥在國外被廣泛應用。70年代末，國內聯合設計了套筒閥，使中國有了自己的套筒閥產品系列。
 

　　80年代：改革開放期間，中國成功引進了石化裝置和調節閥技術，使套筒閥、偏心旋轉閥得到了推廣使用,尤其是套筒閥,大有取代單、雙座閥之勢,其使用越來越廣。80年代末,調節閥又一重大進展是日本的Cv3000和精小型調節閥，它們在結構方面，將單彈簧的氣動薄膜執行機構改為多彈簧式薄膜執行機構，閥的結構只是改進，不是改變。它的突出特點是使調節閥的重量和高度下降30%，流量系數提高30%。
 

　　90年代：90年代的調節閥重點是在可靠性、特殊疑難產品的攻關、改進、提高上。到了90年代末，由華林公司推出了第十種結構的產品——全功能超輕型閥。它突出的特點是在可靠性上、功能上和重量上的突破。功能上的突破——*具備全功能的產品，故此，可由一種產品代替眾多功能上不齊全的產品，使選型簡化、使用簡化、品種簡化；在重量上的突破——比主導產品單座閥、雙座閥、套筒閥輕70～80％，比精小型閥還輕40～50％；可靠性的突破——解決了傳統調節閥等各種不可靠性因素，如密封的可靠性、定位的可靠性、動作的可靠性等。該產品的問世，使中國的調節閥技術和應用水平達到了九十年代末*水平；它是對調節閥的重大突破；尤其是電子式全功能超輕型閥，必將成為下世紀調節閥的主流。

 

調節閥結構組成

　　調節閥通常由電動執行機構或氣動執行機構與閥體兩部分共同組成。直行程主要有直通單座式和直通雙座式兩種，后者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩定的特點，所以通常特別適用于大流量、高壓降和泄漏少的場合。角行程主要有：V型電動調節球閥、電動蝶閥、通風調節閥、偏心蝶閥等。

 

調節閥種類

　　按用途和作用、主要參數、壓力、介質工作溫度、特殊用途（即特殊、閥）、驅動能源、結構等方式進行了分類，其中zui常用的分類法是按結構將調節閥分為九個大類，6種為直行程，3種為角行程。
 

按用途和作用分類

　　a.兩位閥：主要用于關閉或接通介質；
 

　　b.調節閥：主要用于調節系統。選閥時，需要確定調節閥的流量特性；
 

　　c.分流閥：用于分配或混合介質；
 

　　d.切斷閥：通常指泄漏率小于十萬分之一的閥。
 

按主要參數分類

　　1 按壓力分類
 

　　（1）真空閥：工作壓力低于標準大氣壓；
 

　　（2）低壓閥：公稱壓力PN≤1.6MPa；
 

　　（3）中壓閥：PN2.5～6.4MPa；
 

　　（4）高壓閥：PNl0.0～80.OMPa，通常為PN22、PN32；
 

　　（5）超高壓閥：PN≥IOOMPa。
 

　　2 按介質工作溫度分類
 

　　（1）高溫閥：t＞450℃；
 

　　（2）中溫閥：220℃≤t≤450℃；
 

　　（3）常溫閥：－40℃≤t≤220℃；④低溫閥：－200℃≤t≤－40℃。
 

常用分類法

　　這種分類方法既按原理、作用又按結構劃分，是目前國內、zui常用的分類方法。一般分為九個大類：
 

（1）單座調節閥；
 

　　（2）雙座調節閥；
 

　　（3）套筒調節閥；
 

　　（4）角形調節閥；
 

　　（5）三通調節閥；
 

　　（6）隔膜閥；
 

　　（7）蝶閥；
 

　　（8）球閥；
 

　　（9）偏心旋轉閥。前6種為直行程，后三種為角行程。
 

　　這九種產品亦是zui基本的產品，也稱為普通產品、基型產品或標準產品。各種各樣的特殊產品、產品都是在這九類產品的基礎上改進變型出來的。
 

按主要特殊用途來分（即特殊、閥）

　　（1）軟密封切斷閥；
 

　　（2）硬密封切斷閥；
 

　　（3）耐磨調節閥；
 

　　（4）耐腐蝕調節閥；
 

　　（5）全四氟耐蝕調節閥
 

　　（6）全耐蝕合金調節閥；
 

　　（7）緊急動作切斷或放空閥；
 

　　（8）防堵調節閥；
 

　　（9）耐蝕防堵切斷閥；
 

　　（10）保溫夾套閥；
 

　　（11）大壓降切斷閥；
 

　　（12）小流量調節閥；
 

　　（13）大口徑調節閥；
 

　　（14）大可調比調節閥；
 

　　（15）低S節能調節閥；
 

　　（16）低噪音閥；
 

　　（17）精小型調節閥；
 

　　（18）襯里（橡膠、四氟、陶瓷）調節閥；
 

　　（19）水處理球閥；
 

　　（20）燒堿閥；
 

　　（21）磷銨閥；
 

　　（22）氯氣調節閥；
 

　　（23）波紋管密封閥……
 

按驅動能源分類

　　（1）氣動調節閥；
 

　　（2）電動調節閥；
 

　　（3）液動調節閥。

 

調節閥CV值（流量系數）

　　流通能力Cv值（流量系數）是調節閥選型的主要參數之一，調節閥的流通能力的定義為：當調節閥全開時，閥兩端壓差為0.1MPa，流體密度為1g/cm3時，每小時流徑調節閥的流量數，稱為流通能力，也稱流量系數，以Cv表示，單位為t/h，液體的Cv值按下式計算。
 

　　根據流通能力Cv值大小查表，就可以確定調節閥的公稱通徑DN。

 

調節閥流量特性

　　調節閥的流量特性，是在閥兩端壓差保持恒定的條件下，介質流經調節閥的相對流量與它的開度之間關系。調節閥的流量特性有線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。三種注量特性的意義如下：
 

（1）等百分比特性（對數）

　　等百分比特性的相對行程和相對流量不成直線關系，在行程的每一點上單位行程變化所引起的流量的變化與此點的流量成正比，流量變化的百分比是相等的。所以它的優點是流量小時，流量變化小，流量大時，則流量變化大，也就是在不同開度上，具有相同的調節精度。
 

（2）線性特性（線性）

　　線性特性的相對行程和相對流量成直線關系。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。流量大時，流量相對值變化小，流量小時，則流量相對值變化大。
 

（3）拋物線特性

　　流量按行程的二方成比例變化，大體具有線性和等百分比特性的中間特性。
 

　　從上述三種特性的分析可以看出，就其調節性能上講，以等百分比特性為*，其調節穩定，調節性能好。而拋物線特性又比線性特性的調節性能好，可根據使用場合的要求不同，挑選其中任何一種流量特性。

 

調節閥應用

　　在現代化工廠的自動控制中，調節閥起著十分重要的作用，這些工廠的生產取決于流動著的液體和氣體的正確分配和控制。這些控制無論是能量的交換、壓力的降低或者是簡單的容器加料，都需要＊某些zui終控制元件去完成。zui終控制元件可以認為是自動控制的“體力”。在調節器的低能量級和執行流動流體控制所需的高能級功能之間，zui終控制元件完成了必要的功率放大作用。
 

　　調節閥是zui終控制元件的zui廣泛使用的型式。其他的zui終控制元件包括計量泵、調節擋板和百葉窗式擋板（一種蝶閥的變型）、可變斜度的風扇葉片、電流調節裝置以及不同于閥門的電動機定位裝置。
 

　　盡管調節閥得到廣泛的使用，調節系統中的其它單元大概都沒有像它那樣少的維護工作量。在許多系統中，調節閥經受的工作條件如溫度、壓力、腐蝕和污染都要比其它部件更為嚴重，然而，當它控制工藝流體的流動時，它必須令人滿意地運行及zui少的維修量。
 

　　調節閥在管道中起可變阻力的作用。它改變工藝流體的紊流度或者在層流情況下提供一個壓力降，壓力降是由改變閥門阻力或“摩擦”所引起的。這一壓力降低過程通常稱為“節流”。對于氣體，它接近于等溫絕熱狀態，偏差取決于氣體的非理想程度（焦耳一湯姆遜效應）。在液體的情況下，壓力則為紊流或粘滯摩擦所消耗，這兩種情況都把壓力轉化為熱能，導致溫度略為升高。
 

　　常見的控制回路包括三個主要部分，*部分是敏感元件，它通常是一個變送器。它是一個能夠用來測量被調工藝參數的裝置，這類參數如壓力、液位或溫度。變送器的輸出被送到調節儀表——調節器，它確定并測量給定值或期望值與工藝參數的實際值之間的偏差，一個接一個地把校正信號送出給zui終控制元件——調節閥。閥門改變了流體的流量，使工藝參數達到了期望值。
 

　　在氣動調節系統中，調節器輸出的氣動信號可以直接驅動彈簧一薄膜式執行機構或者活塞式執行機構，使閥門動作。在這種情況下，確定閥位所需的能量是由壓縮空氣提供的，壓縮空氣應當在室外的設備中加以干燥，以防止凍結，并應凈化和過濾。
 

　　當一個氣動調節閥和電動調節器配套使用時，可采用電一氣閥門定位器或電一氣轉換器。壓縮空氣的供氣系統可以和用于全氣動的調節系統一樣來考慮。
 

　　在調節理論的術語中，調節閥既有靜態特性，又有動態特性，因而它影響整個控制回路成敗。靜態特性或增益項是閥的流量特性，它取決于閥門的尺寸、閥芯和閥座的組合結構、執行機構的類型、閥門定位器、閥前和閥后的壓力以及流體的性質。第5章中將詳細地介紹這些內容。
 

　　動態特性是由執行機構或閥門定位器一執行機構組合決定的。對于較慢的生產過程，如溫度控制或液位控制，閥的動態特性在可控性方面一般不是限制因素。對于較快的系統，如液體的流量控制，調節閥可能有明顯的滯后，在回路的可控性方面一定要有所考慮。一般只有控制系統的專家才需要關心調節閥的動態持性，關于應用閥門定位器的正規考慮如第9章中所討論的，將滿足大多數調節閥裝置的需要。
 

　　自動調節閥的歷史可追溯到自力式調壓閥，它包括一個帶有重物桿的球形閥，重物用來平衡閥芯力，從而得到某種程度的調節，另一種早期的自力式調壓閿的形式是壓力平衡式調壓閥。工藝過程的壓力用管線接到彈簧薄膜調壓閥的薄膜氣室上。無論是減壓閥、閥后壓力式調壓閥或是差壓調壓閥都筆夠從這種基型閥門的變更而制造出來。
 

　　氣動變送器和調節器的出現，就必然地導致氣動詞節閥的應用。它們本質上是減壓閥或閥后壓力式調壓閥，改用儀表壓縮空氣來代替工藝過程的流體。現在許多生產減壓閥的公司已經發展成為調節閥制造廠。調節閥的應用從數量上和復雜性方面繼續不斷地得到發展，許多閥門的閥體和附件的改進可以用來解決各種各樣的問題。本手冊的意圖是使工程們熟悉調節閥的結紙醉金迷和因素，幫助儀表工程師在應用中選用的閥體、執行機構和附件。
 

　　調節閥屬于控制閥系列，主要作用是調節介質的壓力、流量、溫度等等參數，是工藝環路中zui終的控制元件。調節閥按行程特點可分為：直行程和角行程。直行程包括：單座閥、雙座閥、套筒閥、角形閥、三通閥、隔膜閥；角行程包括：蝶閥、球閥、偏心旋轉閥、全功能超輕型調節閥。調節閥按驅動方式可分為：氣動調節閥、電動調節閥和液動調節閥；按調節形式可分為：調節型、切斷型、調節切斷型；按流量特性可分為：線性、等百分比、拋物線、快開。調節閥適用于空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質、泥漿、油品等介質。

 

調節閥計算公式

　　調節閥的流量系數Kv，是調節閥的重要參數，它反映調節閥通過流體的能力，也就是調節閥的容量。根據調節閥流量系數Kv的計算，就可以確定選擇調節閥的口徑。為了正確選擇調節閥的口徑，必須正確計算出調節閥的額定流量系數Kv值。調節閥額定流量系數Kv的定義是：在規定條件下，即閥的兩端壓差為10Pa，流體的密度為lg/cm，額定行程時流經調節閥以m/h或t/h的流量數。
 

　　1． 一般液體的Kv值計算
 

　　a． 非阻塞流
 

　　判別式：△P＜FL（P1－FFPV）
 

　　計算公式：Kv＝10QL
 

　　式中： FL－壓力恢復系數，見附表
 

　　FF－流體臨界壓力比系數，FF＝0.96－0.28
 

　　PV－閥入口溫度下，介質的飽和蒸汽壓（壓力），kPa
 

　　PC－流體熱力學臨界壓力（壓力），kPa
 

　　QL－液體流量m/h
 

　　ρ－液體密度g/cm
 

　　P1－閥前壓力（壓力）kPa
 

　　P2－閥后壓力（壓力）kPa
 

　　b． 阻塞流
 

　　判別式：△P≥FL（P1－FFPV）
 

　　計算公式：Kv＝10QL
 

　　式中：各字符含義及單位同前
 

　　2． 氣體的Kv值計算
 

　　a． 一般氣體
 

　　當P2＞0.5P1時
 

　　當P2≤0.5P1時
 

　　式中： Qg－標準狀態下氣體流量Nm/h
 

　　Pm-（P1+P2）/2（P1、P2為壓力）kPa
 

　　△P＝P1－P2
 

　　G －氣體比重（空氣G＝1）
 

　　t －氣體溫度℃
 

　　b．高壓氣體（PN＞10MPa）
 

　　當P2＞0.5P1時
 

　　當P2≤0.5P1時
 

　　式中：Z-氣體壓縮系數，可查GB/T 2624-81《流量測量節流裝置的設計安裝和使用》
 

　　3． 低雷諾數修正（高粘度液體KV值的計算）
 

　　液體粘度過高或流速過低時，由于雷諾數下降，改變了流經調節閥流體的流動狀態，在Rev<2300時流體處于低速層流，這樣按原來公式計算出的KV值，誤差較大，必須進行修正。此時計算公式應為：
 

　　式中：Φ―粘度修正系數，由Rev查FR－Rev曲線求得；QL－液體流量 m/h
 

　　對于單座閥、套筒閥、角閥等只有一個流路的閥
 

　　對于雙座閥、蝶閥等具有二個平行流路的閥
 

　　式中：Kv′―不考慮粘度修正時計算的流量系
 

　　ν ―流體運動粘度mm/s
 

　　FR －Rev關系曲線
 

　　FR-Rev關系圖
 

　　4． 水蒸氣的Kv值的計算
 

　　a． 飽和蒸汽
 

　　當P2＞0.5P1時
 

　　當P2≤0.5P1時
 

　　式中：G―蒸汽流量kg/h，P1、P2含義及單位同前，K－蒸汽修正系數，部分蒸汽的K值如下：水蒸汽：K＝19.4；氨蒸汽：K＝25；氟里昂11：K＝68.5；甲烷、乙烯蒸汽：K＝37；丙烷、丙烯蒸汽：K＝41.5；丁烷、異丁烷蒸汽：K＝43.5。
 

　　b． 過熱水蒸汽
 

　　當P2＞0.5P1時
 

　　當P2≤0.5P1時
 

　　式中：△t―水蒸汽過熱度℃，Gs、P1、P2含義及單位同前。

 

調節閥常見故障處理方法

1）清洗法

　　管路中的焊渣、鐵銹、渣子等在節流口、導向部位、下閥蓋平衡孔內造成堵塞或卡住使閥芯曲面、導向面產生拉傷和劃痕、密封面上產生壓痕等。這經常發生于新投運系統和大修后投運初期。這是zui常見的故障。遇此情況，必須卸開進行清洗，除掉渣物，如密封面受到損傷還應研磨；同時將底塞打開，以沖掉從平衡孔掉入下閥蓋內的渣物，并對管路進行沖洗。投運前，讓調節閥全開，介質流動一段時間后再納入正常運行。
 

2）外接沖刷法

　　　對一些易沉淀、含有固體顆粒的介質采用普通閥調節時，經常在節流口、導向處堵塞，可在下閥蓋底塞處外接沖刷氣體和蒸汽。當閥產生堵塞或卡住時，打開外接的氣體或蒸氣閥門，即可在不動調節閥的情況下完成沖洗工作，使閥正常運行。
 

3）安裝管道過濾器法

　　對小口徑的調節閥，尤其是超小流量調節閥，其節流間隙特小，介質中不能有一點點渣物。遇此情況堵塞，在閥前管道上安裝一個過濾器，以保證介質順利通過。帶定位器使用的調節閥，定位器工作不正常，其氣路節流口堵塞是zui常見的故障。因此，帶定位器工作時，必須處理好氣源，通常采用的辦法是在定位器前氣源管線上安裝空氣過濾減壓閥。
 

4）增大節流間隙法

　　　如介質中的固體顆粒或管道中被沖刷掉的焊渣和銹物等因過不了節流口造成堵塞、卡住等故障，可改用節流間隙大的節流件—節流面積為開窗、開口類的閥芯、套筒，因其節流面積集中而不是圓周分布的，故障就能很容易地被排除。如果是單、雙座閥就可將柱塞形閥芯改為“V”形口的閥芯，或改成套筒閥等。例如某化工廠有一臺雙座閥經常卡住，推薦改用套筒閥后，問題馬上得到解決。
 

5）介質沖刷法

　　利用介質自身的沖刷能量，沖刷和帶走易沉淀、易堵塞的東西，從而提高閥的防堵功能。常見的方法有：①改作流閉型使用；②采用流線型閥體；③將節流口置于沖刷zui厲害處，采用此法要注意提高節流件材料的耐沖蝕能力。
 

6）直通改為角形法

　　直通為倒S流動，流路復雜，上、下容腔死區多，為介質的沉淀提供了地方。角形連接，介質猶如流過90彎頭，沖刷性能好，死區小，易設計成流線形。因此，使用直通的調節閥產生輕微堵塞時可改成角形閥使℃用。
 

密封性能差的解決方法（5種方法）

　　1）研磨法
 

　　細的研磨，消除痕跡，減小或消除密封間隙，提高密封面的光潔度，以提高密封性能。
 

　　2）利用不平衡力增加密封比壓法
 

　　執行機構對閥芯產生的密封壓力一定,不平衡力對閥芯產生頂開趨勢時,閥芯的密封力為兩力相減,反之,對閥芯產生壓閉趨勢,閥芯的密封力為兩力相加，這樣就大大地增加了密封比壓,密封效果可以比前者提高5～10倍以上.一般dg≥20的單密封類閥為前一種情況,通常為流開型,若認為密封效果不滿意時,改為流閉型,密封性能將成倍增加.尤其是兩位型的切斷調節閥,一般均應按流閉型使用。
 

　　3）提高執行機構密封力法
 

　　提高執行機構對閥芯的密封力，也是保證閥關閉，增加密封比壓，提高密封性能的常見方法。常用的方法有：
 

　　①移動彈簧工作范圍；
 

　　②改用小剛度彈簧；
 

　　③增加附件，如帶定位器；
 

　　④增加氣源壓力；
 

　　⑤改用具有更大推力的執行機構。
 

　　4）采用單密封、軟密封法
 

　　對雙密封使用的調節閥,可改用單密封,通常可提高10倍以上的密封效果,若不平衡力較大,應增加相應措施,對硬密封的閥可改用軟密封,又可提高10倍以上密封效果。
 

　　5）改用密封性能好的閥
 

　　在不得已的情況下,可考慮改用具有更好的密封性能的閥.如將普通蝶閥改用橢圓蝶閥,進而還可改用切斷型蝶閥、偏心旋轉閥、球閥和為之專門設計的切斷閥。
 

　　調節閥外泄的解決方法（6種方法）
 

　　1）增加密封油脂法
 

　　對未使用密封油脂的閥，可考慮增加密封油脂來提高閥桿密封性能。
 

　　2）增加填料法
 

　　為提高填料對閥桿的密封性能，可采用增加填料的方法。通常是采用雙層、多層混合填料形式，單純增加數量，如將3片增到5片，效果并不明顯。
 

　　3）更換石墨填料法
 

　　大量使用的四氟填料，因其工作溫度在－20～+200范圍內，當溫度在上、下限，變化較大時，其密封性便明顯下降，老化快，壽命短。柔性石墨填料可克服這些缺點且使用壽命長。因而有的工廠全部將四氟填料改為石墨填料，甚至新購回的調節閥也將其中的四氟填料換成石墨填料后使用。但使用石墨填料的回差大，初時有的還產生爬行現象，對此必須有所考慮。℃
 

　　4）改變流向，置P2在閥桿端法
 

　　當△P較大,P1又較大時,密封P1顯然比密封P2困難.因此,可采取改變流向的方法,將P1在閥桿端改為P2在閥桿端,這對壓力高、壓差大的閥是較有效的.如波紋管閥就通常應考慮密封P2。
 

　　5）采用透鏡墊密封法
 

　　對于上、下蓋的密封,閥座與上、下閥體的密封.若為平面密封,在高溫高壓下,密封性差,引起外泄,可以改用透鏡墊密封,能得到滿意的效果。
 

　　6）更換密封墊片
 

　　至今,大部分密封墊片仍采用石棉板,在高溫下,密封性能較差,壽命也短,引起外泄。遇到這種情況,可改用纏繞墊片,“O”形環等,現在許多廠已采用。
 

　　調節閥振動的解決方法
 

　　1）增加剛度法
 

　　對振蕩和輕微振動，可增大剛度來消除或減弱，如選用大剛度的彈簧，改用活塞執行機構等辦法都是可行的。
 

　　2）增加阻尼法
 

　　增加阻尼即增加對振動的摩擦，如套筒閥的閥塞可采用“O”形圈密封，采用具有較大摩擦力的石墨填料等，這對消除或減弱輕微的振動還是有一定作用的。
 

　　3）增大導向尺寸，減小配合間隙法
 

　　軸塞形閥一般導向尺寸都較小,所有閥配合間隙一般都較大,有0.4～lmm,這對產生機械振動是有幫助.因此,在發生輕微的機械振動時,可通過增大導向尺寸,減小配合間隙來削弱振動。
 

　　4）改變節流件形狀，消除共振法
 

　　因調節閥的所謂振源發生在高速流動、壓力急劇變化的節流口，改變節流件的形狀即可改變振源頻率，在共振不強烈時比較容易解決。具體辦法是將在振動開度范圍內閥芯曲面車削0.5～1.0mm。如某廠家屬區附近安裝了一臺自力式壓力調節閥，因共振產生嘯叫影響職工休息，我們將閥芯曲面車掉0.5mm后，共振嘯叫聲消失。